稀土Ce对22MnCrNiMo系泊链钢组织和性能的影响

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随着海洋科技的迅速发展以及对海洋资源的日益需求,海洋资源、能源的开发和利用逐渐向深海、远海海域挺进。恶劣的深海、远海海域环境对海洋工程用钢的综合性能提出更高的要求。作为我国重要的战略资源,稀土在钢铁领域的应用得到广泛研究。大量研究表明,稀土通过在钢中净化钢液、细化组织晶粒以及合金化等作用可提高钢的各项力学性能,改善钢的抗腐蚀性能。  本研究通过向22MnCrNiMo海洋系铂链钢中添加Ce,利用稀土在钢中的作用,力求同时提高系铂链钢的力学及耐腐蚀性能。使用Axiovert25型金相显微镜、S-3400N型扫描电镜观察并分析Ce对实验钢组织及夹杂物形貌与分布的影响;利用R(D)-150Al型洛氏硬度计、电子万能试验机、冲击试验机等对力学性能进行测试并分析Ce对实验钢力学性能的影响;通过周期腐蚀失重实验、电化学实验中的交流阻抗法和极化曲线法等研究Ce对实验钢抗腐蚀性能的影响。  实验结果表明:钢中Ce的最佳含量为0.143%。此含量下,钢中索氏体基体晶粒得到细化,晶界处碳化物的偏聚降低且由基体铁素体晶界向晶内扩散,碳化物分布均匀,即Ce降低了实验钢组织的非均一性;钢中夹杂物由不规则的条状MnS夹杂转变为粒径很小的球状稀土硫氧化物夹杂,稳定性很高的稀土硫氧化物线膨胀系数与实验钢基体相似且以类球状存在于钢中,整体性能和状态与钢基体有较高的适配度,可有效降低钢中夹杂物对钢产生的不利影响。当Ce含量为0.143%,钢的硬度值增加均匀,抗拉强度、屈服强度、冲击吸收功三者同时达到最大值,相比于不加Ce的实验钢,增幅分别为11.5%、20.5%、29.1%。当Ce含量进一步增加时,实验钢的各力学性能均有所降低。加入Ce后,实验钢的抗腐蚀性能得到提高,但其抗腐蚀性并不随钢中稀土含量的增加而一直提高,仅当钢中Ce含量为0.143%时,稀土对钢的抗腐蚀性提高最为显著。
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